Die Erfindung betrifft einen Hilfsstromauslöser für Leitungs-, Fehlerstrom- und
Motorschutzschalter, insbesondere in Industrieanlagen, mit Auslösung durch ein elektrisches
Signal oder eine Unterspannung, d.h. durch ein Absinken einer Versorgungsspannung unter
einen bestimmten Wert.
Derartige Hilfsstromauslöser werden für Steueraufgaben benötigt. Hilfsstromauslöser, die
mittels eines elektrischen Signals einen Schutzschalter zur Auslösung bringen, werden auch
als sogenannte Arbeitsstromauslöser bezeichnet, während für das Abschalten des
Schutzschalters bei Absinken der Versorgungsspannung unter einen bestimmten Wert
sogenannte Unterspannungsauslöser dienen.
Im Stand der Technik gibt es zahlreiche Ausgestaltungen von Hilfsstromauslösern, die für die
Schutzschalterauslösung mit einem Arbeitsaufwand von etwa 1 N mm einen erheblichen
konstruktiven und mechanischen Aufwand betreiben. Es werden aufwendige funktionelle
Techniken eingesetzt, die zu einer komplizierten Ausgestaltung des Hilfsstromauslösers
führen, welche ebensoviel Raum benötigen wie ein einpoliger Leitungsschutzschalter, d.h.
die gleiche Teilungseinheit beanspruchen. Zu den Nachteilen einer großbauenden
Ausgestaltung und einer aufwendigen individuellen Mechanik, die beim
Arbeitsstromauslöser gegenüber dem Unterspannungsauslöser unterschiedlich ausgestaltet
ist, kommt noch der Nachteil hinzu, daß die vorbekannten Hilfsstromauslöser fabrikmäßig
jeweils an die entsprechenden Schutzschalter angebaut werden müssen, weil ein
nachträglicher Anbau durch den Anwender vor Ort entweder nicht möglich oder
außerordentlich umständlich ist. Für die Lagerhaltung ist es erforderlich, zu der Vielzahl von
nachträglicher Anbau durch den Anwender vor Ort entweder nicht möglich oder
außerordentlich umständlich ist. Für die Lagerhaltung ist es erforderlich, zu der Vielzahl von
Schutzschaltertypen auch solche mit Arbeitsstromauslöser und solche mit
Unterspannungsauslöser bereitzuhalten.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, kostengünstig herstellbare
kleinbauende Hilfsstromauslöser der eingangs genannten Gattung für den Einsatz an
vorhandenen Schutzschaltern verfügbar zu machen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordneten
Patentansprüchen zu entnehmen.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Hilfsstromauslösers wird ermöglicht,
daß sowohl der Arbeitsstromauslöser als auch der Unterspannungsauslöser weitgehend mit
gleichen Teilen ausgerüstet sind, wobei sogar die Magnetspulen identisch sind. Vorteilhaft ist
dabei der Leistungsbedarf bei dem Unterspannungsauslöser im Betriebszustand kleiner als
0,5 W. Zwar werden für das elektrische Anlegen des Schwenkankers 5 W während weniger
ms benötigt. Andererseits entfällt jedoch der Aufwand für die bisher bekannten komplizierten
Mechaniken für das manuelle Anlegen.
Die erfindungsgemäßen Hilfsstromauslöser lassen sich vorteilhaft klein ausbilden und
benötigen mit ihrem Gehäuse nur eine halbe Teilungseinheit, d.h. die Hälfte der Breite des
herkömmlichen Schutzschalters, und der Platzbedarf entspricht etwa dem eines
Hilfsschalters. Dieser räumliche Gewinn ist beispielsweise im Verteilungsbau von
außerordentlicher Bedeutung.
Hinzu kommt ferner, daß die erfindungsgemäßen Hilfsstromauslöser auch einfach vor Ort
und ohne Vorbereitung des Schutzschalters an diesen mit der Folge montiert werden können,
daß die oben angesprochene aufwendige Lagerhaltung, wie beim Stand der Technik, deutlich
nach Raum und Aufwand verringert wird.
Die erfindungsgemäßen Hilfsstromauslöser bestehen überwiegend aus gleichen und
einfachen Teilen und ermöglichen damit sowohl hinsichtlich der Herstellung als auch der
Montage eine rationelle kostengünstige Serienfertigung.
Bei dem erfindungsgemäßen Hilfsstromauslöser wird die Auslösung des zugeordneten
Schutzschalters, d.h. dessen Entklinkung, mit einem Arbeitsaufwand von ca. 1 N mm einfach
nur mit einem Elektromagneten erreicht, und für den Arbeitsstrom- und den
Unterspannungsauslöser werden gleiche Teile eingesetzt. Beide haben beispielsweise das
gleiche Gehäuse, die gleichen Anschlußklemmen, die gleiche Anordnung aus
Schwenkhebelanker, Magnetspule, Mitnahmeschwenkhebel, Ankerfeder, etc.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es dabei hinsichtlich der Anordnung aus
Schwenkhebelanker, Magnetspule und Ankerfeder für den jeweiligen Auslösertyp nur
erforderlich, die Anordnung auf Umschlag, also in umgedrehter Einbaustellung, entsprechend
vorzusehen. Dabei wird vorteilhaft in einfacher Weise das Anziehen des
Schwenkhebelankers des Elektromagneten beim Arbeitsstromauslöser und das Abfallen des
Schwenkhebelankers des Elektromagneten beim Unterspannungsauslöser realisiert, um
jeweils die Auslösung vorzunehmen. Durch das umschlägige Einbauen der Anordnung aus
Schwenkhebelanker, Magnetspule und Ankerfeder ist vorteilhaft sichergestellt, daß der
Schwenkhebelanker des Elektromagneten bzw. der Magnetspule sowohl beim Anziehen als
auch beim Abfallen eine gleichsinnige Drehbewegung vornimmt und damit am vorgegebenen
Auslösepunkt des Schutzschalters auf dessen Klinke über einen Schaltschloßzapfen
einwirken kann.
Der elektrische Anschluß der Magnetspule erfolgt bei beiden Hilfsstromauslösern über einen
Hilfskontakt, der beim Arbeitsstromauslöser über den Schutzschalter und beim
Unterspannungsauslöser durch den Schwenkhebelanker angesteuert wird.
Für das zeitliche Anbringen des Gehäuses des Hilfsstromauslösers an dem entsprechenden
Schutzschalter können zwei die beiden Gehäuse verbindende Federklammern eingesetzt
werden.
Wahlweise können bei beiden Hilfsstromauslösertypen zusätzliche Steuerkontakte
vorgesehen sein, die beispielsweise den Schaltzustand des zugeordneten Schutzschalters
signalisieren.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematisierte Seitenansicht einer Ausbildung eines erfindungsgemäßen
Hilfsstromauslösers als Arbeitsstromauslöser vor der Kontur eines Schutzschalters;
- Fig. 2
- eine Seitenansicht des Arbeitsstromauslösers gemäß Fig. 1 in einem Gehäuse mit
seitlicher Befestigung an dem Gehäuse eines Schutzschalters;
- Fig. 3
- eine schematische Draufsicht auf einen Hilfsstromauslöser in Ausbildung als ein
Unterspannungsauslöser vor der Kontur eines Gehäuses eines Schutzschalters; und
- Fig. 4
- eine Seitenansicht des Unterspannungsauslösers gemäß Fig. 3 in einem vertikalen
Schnitt und seitlicher Anbringung an dem Gehäuse eines Schutzschalters.
In Fig. list ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hilfsstromauslösers 10
schematisiert unter Weglassung des Gehäuses vor einem seitlichen Gehäuse 11 eines
üblichen Schutzschalters dargestellt. Der Arbeitsstromauslöser 10 ist, wie Fig. 2 zeigt, in
einem Gehäuse 12 angeordnet, aus dem elektrische Anschlußklemmen 13 und 14
hervorstehen und das seitlich mit Federklammern 15 an der vorderen und hinteren
Schmalseite mit dem Schutzschalter 11 verbunden ist.
Im Inneren des Gehäuses 12 weist der Arbeitsstromauslöser eine Anordnung aus einer
Magnetspule 16, einem Schwenkhebelanker 17 und einer Ankerfeder 18 auf, wobei die
Ankerfeder 18 an einem Angriffsabschnitt 19 des Schwenkhebelankers 17 angreift und an
ihrem anderen Ende an einem Trägerabschnitt 20 für die Magnetspule 16 unter Zug
aufgehängt ist. Bei 21 ist schematisiert eine Schwenkanlenkung des Schwenkhebelankers 17
an einem Halter 22 für die Magnetspule 16 angedeutet.
Mit 23 ist ein gehäusfester Zapfen bezeichnet, der zur Befestigung des Halters 22 und damit
auch der Anordnung 16 bis 18 dient. Die Anordnung aus Magnetspule 16,
Schwenkhebelanker 17 und Ankerfeder 18 kann, wie in Fig. 3 gezeigt, für die Ausbildung als
Unterspannungsauslöser auch umgedreht, d.h. um 180° um eine horizontale Achse durch den
Zapfen 23 nach oben verschwenkt, angebracht sein.
Die Klemme 14 ist über eine elektrische Leitung 24 mit einem Ende der Magnetspule 16
verbunden, während das andere Ende der Magnetspule 16 über eine Leitung 25 mit einem
Hilfskontakt 26 und von dort über einen Widerstand 27 mit der anderen Anschlußklemme 13
verbunden ist.
Der Schwenkhebelanker 17 besitzt einen Betätigungsabschnitt 28, der an einen seitlichen
Zapfen 30 eines Mitnahmeschwenkhebels 29 angreift, welcher seinerseits mit einem
gegenüberliegend angeordneten Zapfen in eine seitliche Schwenköffnung des Schutzschalters
11 zur Entklinkung des Schutzschalters 11 beim Verschwenken des Schwenkhebels 29
eingreift. Der Schwenkhebel 29 besitzt weiterhin ein abgewinkeltes Betätigungsende 31 für
das Öffnen des Hilfskontaktes 26 beim Verschwenken des Schwenkhebels 29.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besitzt das Gehäuse 12 des Hilfsstromauslösers 10 eine Breite t/2,
die etwa die Hälfte der Breite t des Gehäuses des zugeordneten Schutzschalters 11 ist.
Ausgelöst wird der Arbeitsstromauslöser 10 durch ein Auslösesignal, das in der Magnetspule
16 einen Stromfluß von etwa 20 mA verursacht. Hierdurch wird der Schwenkhebelanker 17
angezogen und entklinkt dabei über den Mitnahmeschwenkhebel 29 das Schaltschloß des
angeflanschten Schutzschalters 11, der dadurch auslöst. Gleichzeitig betätigt der
Mitnahmeschwenkhebel 29 über sein Betätigungsende 31 den Hilfskontakt 26 in
Öffnungsrichtung, wodurch der Stromfluß zur Magnetspule 16 unterbrochen wird. Hierdurch
wird eine Eigensicherheit der Magnetspule 16 erreicht und ein Betätigen bei ausgeschaltetem
Schutzschalter ausgeschlossen. Wird jedoch der Schutzschalter 11 manuell wieder durch
entsprechende Betätigung des Schalthebels 32 wieder in Betrieb genommen, verschwenkt der
Mitnahmeschwenkhebel 29 gegen den Uhrzeigersinn und gibt eine Kontaktzunge des
Hilfskontakts 26 zum Schließen desselben frei, wodurch die Magnetspule 16 wieder
anzugsbereit ist.
In Fig. 3 ist eine Ausbildungsform des Hilfsstromauslösers als Unterspannungsauslöser 10'
schematisiert dargestellt, wobei ersichtlich zahlreiche Bauelemente verwendet sind, die auch
für den Arbeitsstromauslöser 10 gemäß Fig. 1 eingesetzt werden. Wie bereits erwähnt, ist die
Anordnung aus Magnetspule 16, Schwenkhebelanker 17 und Ankerfeder 18 um 180° nach
oben gekippt in dem Gehäuse 12 montiert. Die Anschlußklemme 13 steht über eine Leitung
25' mit einem Ende der Spulenwicklung der Spule 16 in Verbindung, während das andere
Ende der Spulenwicklung über einen Widerstand 27' und 27" und der Leitung 24' mit der
Klemme 14 verbunden ist. Der Hilfskontakt 26' wird normalerweise durch eine
Betätigungsnase 33 am Schwenkhebelanker 17 offengehalten, wenn der Schwenkhebelanker
17 in seiner nicht ausgelösten Stellung an der Magnetspule 16 anliegt. Mit 34 ist ein
Betätigungsabschnitt am Schwenkhebelanker 17 bezeichnet, der am dem
Betätigungsabschnitt 28 gegenüberliegenden anderen Ende ausgebildet ist und an einem
Zapfen 30 des Mitnahmeschwenkhebels 29 anliegt. Der Mitnahmeschwenkhebel 29 greift
seinerseits, ebenso wie der Hebel 29 in Fig. 1, über einen Zapfen 36 in das seitlich
zugängliche Schaltschloß des angeflanschten Schutzschalters 11 zur vorgesehenen
Entklinkung desselben ein, wie gestrichelt in Fig. 4 angedeutet ist. Mit 35 ist die gehäusefeste
Schwenkachse des Mitnahmeschwenkhebels 29 bezeichnet.
Fig. 3 zeigt die Ausgangsstellung des Unterspannungsauslösers 10', in der das Schaltschloß
des angeflanschten Schutzschalters 11 nicht entklinkt ist. Sinkt nun die an den Klemmen 13
und 14 anliegende Versorgungsspannung auf einen vorgeschriebenen Wert, wird der
angezogene Schwenkhebelanker 17 durch die Ankerfeder 18 im Gegenuhrzeigersinn unter
Verschwenkung um die Anlenkung 21 von der Magnetspule 16 weggezogen. Hierdurch wird
das Schaltschloß des Schutzschalters 11 über den Zapfen 36 des Mitnahmeschwenkhebels 29,
betätigt durch den Betätigungsabschnitt 34 des Schwenkhebelankers 17, in gleicher Weise
wie bei Fig. 1 beschrieben entklinkt. Der Schutzschalter 11 ist dann ausgeschaltet, und der
Hilfskontakt 26' geschlossen, der parallel zum Widerstand 27" geschaltet ist.
Bei wiederkehrender Spannung wird der Schwenkhebelanker 17 durch einen Stromfluß von
ca. 20 mA in der Magnetspule 16 angezogen, wobei gleichzeitig über die Öffnung des
Hilfskontakts 26' und den dann wirksam werdenden Widerstand 27" eine Reduzierung des
Stromflusses in der Magnetspule 16 auf ca. 2 mA erfolgt. Dies reicht aus, um den
Schwenkhebelanker 17 angezogen zu halten, wonach der Schutzschalter nun manuell
eingeschaltet und in Betrieb genommen werden kann.